Thin Film Deposition Techniques ၏ အလုံးစုံခြုံငုံသုံးသပ်ချက်- MOCVD၊ Magnetron Sputtering နှင့် PECVD

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းထုတ်လုပ်ခြင်းတွင်၊ photolithography နှင့် etching သည် မကြာခဏဖော်ပြထားသောလုပ်ငန်းစဉ်များဖြစ်ပြီး၊ epitaxial သို့မဟုတ် thin film deposition techniques သည် အညီအမျှအရေးကြီးပါသည်။ ဤဆောင်းပါးသည် ချစ်ပ်ပြားထုတ်လုပ်ရာတွင် အသုံးပြုလေ့ရှိသော ပါးလွှာသော ဖလင်အစစ်ခံနည်းများစွာကို မိတ်ဆက်ပေးပါသည်။MOCVD, magnetron sputtering, နှင့်PECVD.

Chip ထုတ်လုပ်ခြင်းတွင် Thin Film Processes သည် အဘယ်ကြောင့် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သနည်း။

သရုပ်ဖော်ရန်အတွက် ရိုးရိုးဖုတ်ထားသော ပေါင်မုန့်ကို စိတ်ကူးကြည့်ပါ။ သူ့ဘာသာသူ အရသာရှိနိုင်တယ်။ သို့ရာတွင်၊ အရသာရှိသော ပဲငပိ သို့မဟုတ် ချိုမြိန်သော malt ရည်ကဲ့သို့ အမျိုးမျိုးသော ဆော့စ်များဖြင့် မျက်နှာပြင်ကို ပွတ်တိုက်ခြင်းဖြင့် ၎င်း၏ အရသာကို လုံးဝပြောင်းလဲနိုင်သည်။ ဤအရသာကို မြှင့်တင်ပေးသည့် အလွှာများသည် ဆင်တူသည်။ပါးလွှာသောရုပ်ရှင်များဆီမီးကွန်ဒတ်တာ လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် မုန့်ပြားသည် ၎င်းကို ကိုယ်စားပြုသည်။အလွှာ.

ချစ်ပ်ပြားထုတ်လုပ်ရာတွင်၊ ပါးလွှာသောရုပ်ရှင်များသည် လျှပ်ကာ၊ လျှပ်ကူးမှု၊ လျှပ်ကူးမှု၊ အလင်းစုပ်ယူမှုစသည်ဖြင့်- လုပ်ဆောင်ချက်တစ်ခုစီသည် တိကျသော စုဆောင်းမှုနည်းပညာတစ်ခု လိုအပ်သည်။

1. သတ္တု-အော်ဂဲနစ် ဓာတုအငွေ့ထွက်နှုန်း (MOCVD)

MOCVD သည် အရည်အသွေးမြင့် ဆီမီးကွန်ဒတ်တာပါးလွှာသော ရုပ်ရှင်များနှင့် နာနိုတည်ဆောက်ပုံများကို အပ်နှံရန်အတွက် အသုံးပြုသည့် အလွန်အဆင့်မြင့်ပြီး တိကျသောနည်းပညာဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် LEDs၊ လေဆာများနှင့် ပါဝါအီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများကဲ့သို့သော စက်ပစ္စည်းများကို ဖန်တီးရာတွင် အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။

MOCVD စနစ်၏ အဓိက အစိတ်အပိုင်းများ-

• ဓာတ်ငွေ့ပေးပို့စနစ်
  Reactants များကို ဓါတ်ပြုခန်းထဲသို့ တိကျစွာ မိတ်ဆက်ခြင်းအတွက် တာဝန်ရှိသည်။ ၎င်းတွင် စီးဆင်းမှု ထိန်းချုပ်မှု ပါဝင်သည်-

• သယ်ဆောင်သည့် ဓာတ်ငွေ့များ

• သတ္တု-အော်ဂဲနစ် ရှေ့ပြေးနိမိတ်များ

• ဟိုက်ဒရိုက်ဓာတ်ငွေ့များ
  စနစ်တွင် ကြီးထွားမှုနှင့် သန့်စင်မှုမုဒ်များကြား ပြောင်းရန်အတွက် လမ်းပေါင်းစုံ အဆို့ရှင်များပါရှိသည်။

• တုံ့ပြန်မှုလွှတ်တော်၊
  အမှန်တကယ် ရုပ်ပွားများ ဖြစ်ပေါ်လာသည့် စနစ်၏ နှလုံးသား။ အစိတ်အပိုင်းများပါဝင်သည်-

  • Graphite susceptor (အလွှာ ကိုင်ဆောင်သူ)

  • အပူပေးကိရိယာနှင့် အပူချိန်အာရုံခံကိရိယာများ

  • in-site စောင့်ကြည့်ခြင်းအတွက် optical ports များ

  • အလိုအလျောက် wafer တင်/ချခြင်းအတွက် စက်ရုပ်လက်နက်များ

• ကြီးထွားမှုထိန်းချုပ်ရေးစနစ်
  ပရိုဂရမ်လုပ်နိုင်သော လော့ဂျစ်ထိန်းချုပ်ကိရိယာများနှင့် လက်ခံကွန်ပြူတာတို့ ပါဝင်သည်။ ၎င်းတို့သည် အစစ်ခံခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်တစ်လျှောက် တိကျသောစောင့်ကြည့်မှုနှင့် ထပ်တလဲလဲလုပ်ဆောင်နိုင်မှုကို သေချာစေသည်။

• In-site စောင့်ကြည့်ရေး
  pyrometers နှင့် reflectometers များကဲ့သို့ ကိရိယာများ-

  • ရုပ်ရှင်အထူ

  • မျက်နှာပြင်အပူချိန်

  • အလွှာများ ကွေးကောက်ခြင်း။
    ၎င်းတို့သည် အချိန်နှင့်တစ်ပြေးညီ တုံ့ပြန်ချက်နှင့် ချိန်ညှိမှုကို လုပ်ဆောင်ပေးသည်။

• Exhaust Treatment စနစ်
  ဘေးကင်းပြီး သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်နှင့် လိုက်လျောညီထွေရှိစေရန် အပူဓာတ်ပြိုကွဲခြင်း သို့မဟုတ် ဓာတုဓာတ်ပစ္စည်းများကို အသုံးပြု၍ အဆိပ်အတောက်ဖြစ်စေသော ရလဒ်များကို ကုသပေးသည်။

Closed-Coupled Showerhead (CCS) ဖွဲ့စည်းမှု-

ဒေါင်လိုက် MOCVD ဓာတ်ပေါင်းဖိုများတွင်၊ CCS ဒီဇိုင်းသည် ရေချိုးခေါင်းဖွဲ့စည်းပုံရှိ ရေချိုးခေါင်းဖွဲ့စည်းပုံတွင် လှည့်ပတ်နေသော နော်ဇယ်များမှတဆင့် ဓာတ်ငွေ့များကို တူညီစွာထိုးသွင်းနိုင်စေပါသည်။ ၎င်းသည် အရွယ်မတိုင်မီ တုံ့ပြန်မှုများကို လျော့နည်းစေပြီး တူညီသောရောစပ်မှုကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေသည်။

• ဟိဂရပ်ဖိုက်အကူကို လှည့်သည်။နောက်ထပ် ဓာတ်ငွေ့များ၏ နယ်နိမိတ်အလွှာကို တစ်သားတည်းဖြစ်စေပြီး wafer တစ်လျှောက် ဖလင်ညီညာမှုကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေသည်။

2. Magnetron Sputtering

Magnetron sputtering သည် ပါးလွှာသော ဖလင်များနှင့် အပေါ်ယံလွှာများကို အထူးသဖြင့် အီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်း၊ optics နှင့် ceramics များတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုသည့် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ အခိုးအငွေ့များ စုပုံခြင်း (PVD) နည်းလမ်းဖြစ်သည်။

အလုပ်အခြေခံမူ-

1. ပစ်မှတ်ပစ္စည်း
   သတ္တု၊ အောက်ဆိုဒ်၊ နိုက်ထရိတ်စသည်ဖြင့် အပ်နှံရမည့် အရင်းအမြစ်ပစ္စည်းများ—ကို cathode ပေါ်တွင် တပ်ဆင်ထားသည်။

2. ဖုန်စုပ်ခန်း
   ညစ်ညမ်းမှုကို ရှောင်ရှားရန် မြင့်မားသော လေဟာနယ်အောက်တွင် လုပ်ဆောင်သည်။

3. ပလာစမာ မျိုးဆက်
   ပုံမှန်အားဖြင့် အာဂွန်သည် အိုင်းယွန်းဓာတ်ငွေ့ကို ပလာစမာအဖြစ် ဖွဲ့စည်းသည်။

4. သံလိုက်စက်ကွင်းလျှောက်လွှာ
   သံလိုက်စက်ကွင်းသည် အီလက်ထရွန်များကို ပစ်မှတ်အနီးတွင် ချုပ်နှောင်ထားကာ အိုင်ယွန်ရှင်းထုတ်မှု ထိရောက်မှုကို မြှင့်တင်ပေးသည်။

5. Sputtering လုပ်ငန်းစဉ်
   အိုင်းယွန်းများသည် ပစ်မှတ်ကို ဗုံးကြဲကာ အခန်းတွင်းသို့ ဖြတ်သန်းသွားသော အက်တမ်များကို ဖယ်ရှားကာ မြေအောက်စထရိပေါ်သို့ အပ်နှံသည်။

Magnetron Sputtering ၏ အားသာချက်များ

• ယူနီဖောင်းရုပ်ရှင်ဖြစ်ထွန်းကြီးမားသောဧရိယာများဖြတ်ကျော်။

• ရှုပ်ထွေးသော ဒြပ်ပေါင်းများကို အပ်နှံနိုင်မှုသတ္တုစပ်နှင့် ကြွေထည်များ ပါဝင်သည်။

• ချိန်ညှိနိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ် ကန့်သတ်ချက်များအထူ၊ ဖွဲ့စည်းမှုနှင့် အသေးစားဖွဲ့စည်းပုံတို့ကို တိကျစွာ ထိန်းချုပ်နိုင်စေရန်။

• မြင့်မားသောရုပ်ရှင်အရည်အသွေးခိုင်မာသော adhesion နှင့်စက်ပိုင်းဆိုင်ရာခွန်အားနှင့်အတူ။

• ကျယ်ပြန့်သောပစ္စည်းနှင့်လိုက်ဖက်မှုသတ္တုများမှ အောက်ဆိုဒ်နှင့် နိုက်ထရိုက်များအထိ။

• အပူချိန်နိမ့် လည်ပတ်မှုအပူချိန်-ထိခိုက်လွယ်သော အလွှာများအတွက် သင့်လျော်သည်။

3. Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)

PECVD သည် ဆီလီကွန်နိုက်ထရိတ် (SiNx)၊ ဆီလီကွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် (SiO₂) နှင့် amorphous silicon ကဲ့သို့သော ပါးလွှာသော ဖလင်များကို ထုတ်ယူရန်အတွက် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုပါသည်။

စာမူ-

PECVD စနစ်တွင် ရှေ့ပြေးဓာတ်ငွေ့များကို လေဟာနယ်ခန်းတစ်ခုထဲသို့ ထည့်သွင်းသည်။ပလာစမာကို ထုတ်လွှတ်သည်။အသုံးပြု၍ ထုတ်လုပ်သည်

• RF စိတ်လှုပ်ရှားမှု

• DC မြင့်မားသောဗို့အား

• မိုက်ခရိုဝေ့ဖ် သို့မဟုတ် တွန်းထုတ်သည့် အရင်းအမြစ်များ

ပလာစမာသည် ဓာတ်ငွေ့အဆင့် တုံ့ပြန်မှုများကို အသက်ဝင်စေကာ ပါးလွှာသော ဖလင်တစ်ခုအဖြစ် အလွှာပေါ်တွင် မြှုပ်နှံထားသည့် ဓာတ်မျိုးစိတ်များကို ထုတ်ပေးသည်။

ဖြစ်ထွန်းမှု အဆင့်များ-

1. ပလာစမာဖွဲ့စည်းခြင်း။
   လျှပ်စစ်သံလိုက်စက်ကွင်းများကြောင့် စိတ်လှုပ်ရှားကာ၊ ရှေ့ပြေးဓာတ်ငွေ့များသည် ဓာတ်ပြုရယ်ဒီကယ်များနှင့် အိုင်းယွန်းများအဖြစ်သို့ အိုင်ယွန်ဖြစ်သွားသည်။

2. တုံ့ပြန်မှုနှင့် ပို့ဆောင်ရေး
   ဤမျိုးစိတ်များသည် အလွှာဆီသို့ ရွေ့လျားလာသောအခါတွင် ၎င်းတို့သည် ဒုတိယတုံ့ပြန်မှုကို ခံရသည်။

3. မျက်နှာပြင်တုံ့ပြန်မှု
   အလွှာသို့ရောက်ရှိသောအခါ၊ ၎င်းတို့သည် စုပ်ယူ၊ တုံ့ပြန်ပြီး ခိုင်မာသောရုပ်ရှင်အဖြစ် ဖွဲ့စည်းသည်။ အချို့သော အကျိုးဆက်များကို ဓာတ်ငွေ့အဖြစ် ထုတ်လွှတ်သည်။

PECVD အကျိုးကျေးဇူးများ-

• Excellent က Uniformityရုပ်ရှင်ဖွဲ့စည်းမှုနှင့်အထူ။

• ခိုင်မာသော Adhesionစုဆောင်းမှုအတော်လေးနိမ့်သောအပူချိန်တွင်ပင်။

• မြင့်မားသော Deposition နှုန်းများစက်မှုလုပ်ငန်းခွင် ထုတ်လုပ်မှုအတွက် သင့်လျော်သည်။

4. Thin Film Characterization Techniques

ပါးလွှာသောရုပ်ရှင်များ၏ဂုဏ်သတ္တိများကိုနားလည်ရန်အရည်အသွေးထိန်းချုပ်မှုအတွက်မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။ အသုံးများသောနည်းပညာများပါဝင်သည်-

(၁) X-ray Diffraction (XRD)၊

• ရည်ရွယ်ချက်: ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံများ၊ ရာဇမတ်ကွက် ကိန်းသေများနှင့် လမ်းကြောင်းများကို ပိုင်းခြားစိတ်ဖြာပါ။

• စာမူ: Bragg's Law ကိုအခြေခံ၍ X-rays သည် ပုံဆောင်ခဲပစ္စည်းတစ်ခုမှတဆင့် မည်သို့ကွဲပြားသွားသည်ကို တိုင်းတာသည်။

• အသုံးချမှု: ပုံဆောင်ခဲပုံသဏ္ဍာန်၊ အဆင့်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှု၊ strain တိုင်းတာခြင်းနှင့် ပါးလွှာသော ရုပ်ရှင်အကဲဖြတ်ခြင်း။

(၂) အီလက်ထရွန် အဏုစကုပ် (SEM) ကို စကင်န်ဖတ်ခြင်း၊

• ရည်ရွယ်ချက်: မျက်နှာပြင်ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် သေးငယ်သောဖွဲ့စည်းပုံကို စောင့်ကြည့်လေ့လာပါ။

• စာမူနမူနာမျက်နှာပြင်ကို စကင်န်ဖတ်ရန် အီလက်ထရွန်အလင်းတန်းကို အသုံးပြုသည်။ ထောက်လှမ်းထားသော အချက်ပြမှုများ (ဥပမာ၊ အလယ်တန်းနှင့် ကွဲလွင့်နေသော အီလက်ထရွန်များ) သည် မျက်နှာပြင်အသေးစိတ်များကို ဖော်ပြသည်။

• အသုံးချမှု: ပစ္စည်းသိပ္ပံ၊ နာနိုနည်းပညာ၊ ဇီဝဗေဒနှင့် ကျရှုံးမှု ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း။

(၃) Atomic Force Microscopy (AFM)၊

• ရည်ရွယ်ချက်: ရုပ်ပုံသည် အက်တမ် သို့မဟုတ် နာနိုမီတာ ကြည်လင်ပြတ်သားမှုဖြင့် မျက်နှာပြင်ရှိသည်။

• စာမူ: အဆက်မပြတ် အပြန်အလှန် တုံ့ပြန်မှု အင်အားကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ် ချွန်ထက်သော စုံစမ်းစစ်ဆေးမှုတစ်ခုသည် မျက်နှာပြင်ကို စကင်န်ဖတ်သည်။ ဒေါင်လိုက် ရွှေ့ပြောင်းမှုများသည် 3D မြေမျက်နှာသွင်ပြင်ကို ထုတ်ပေးသည်။

• အသုံးချမှု: နာနိုဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ သုတေသန၊ မျက်နှာပြင် ကြမ်းတမ်းမှု တိုင်းတာမှု၊ ဇီဝမော်လီကျူး လေ့လာမှု။